随着汽车产业的迅猛发展, CAD/CAM/CAE等计算机仿真分析技术已经在国内外的汽车设计领域得到了非常广泛的应用,显著提高了汽车设计水平和效率。应用有限元方法,结合灵敏度分析和优化设计方法来分析和优化汽车结构,改善汽车的动静态性能,对于提高我国汽车设计水平和自主创新能力具有非常重要的意义。本文以EQ6111LH客车车身作为研究对象,探讨了有限元方法在客车车身设计和优化过程中的应用。首先总结归纳了建立客车车身有限元模型的方法和步骤。然后通过对有限元模型的计算分析,得到了客车的强度、刚度和模态振型等动静态性能参数,对车身的结构有了比较全面的了解。同时比较了有、无蒙皮两种情况的车身性能参数,说明了蒙皮对车身性能的影响。结构灵敏度分析可以获得车身构件的结构参数变化对于车身性能参数的影响程度。本文推导了节点位移和固有频率相对于壳单元厚度参数的灵敏度计算公式。把客车车身按照结构位置和功能划分成不同的构件,计算得到了车身质量、一阶扭转频率和扭转刚度相对于各构件厚度的灵敏度大小。尺寸优化的目标是在尽量不增加车身质量的前提下提高车身的扭转刚度。针对优化目标选取合适的构件——扭转刚度灵敏度大而质量灵敏度小的构件,以构件厚度作为设计变量,以一阶扭转频率和车身质量作为约束变量,以车身扭转刚度作为目标进行了优化。本文还以车身弯曲刚度和扭转刚度作为目标,对车身结构进行了拓扑优化。根据拓扑优化的结果对车身结构进行了修改,并通过计算说明了修改后的车身的性能参数得到了提高。